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NRMCA
¿Qué, por qué y cómo?
Prueba de Resistencia
a la Compresión del Concreto
EL CONCRETO EN LA PRÁCTICA
CIPes 35
¿QUÉ es la resistencia a la
compresión del concreto?
Las mezclas de concreto (hormigón) se pueden diseñar de tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y
de durabilidad que cumplan con los requerimientos de diseño de
la estructura. La resistencia a la compresión del concreto es la
medida más común de desempeño que emplean los ingenieros
para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide fracturando probetas cilíndricas de concreto en
una máquina de ensayos de compresión. La resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida por el
área de la sección que resiste a la carga y se reporta en unidades
de libra-fuerza por pulgada cuadrada (psi) en unidades corrientes
utilizadas en EEUU o en megapascales (MPa) en unidades SI.
Los requerimientos para la resistencia a la compresión pueden
variar desde 2.500 psi (17 MPa) para concreto residencial hasta
4.000 psi (28 MPa) y más para estructuras comerciales. Para determinadas aplicaciones se especifican resistencias superiores hasta
de 10.000 psi (70 MPa) y más.
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¿POR QUÉ se determina la resistencia
a la compresión?
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Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión
se emplean fundamentalmente para determinar que la mezcla
de concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la
resistencia especificada, ƒ´c, en la especificación del trabajo.
Los resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros fundidos se pueden utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia del
concreto en estructuras para programar las operaciones de
construcción, tales como remoción de formaletas (cimbras) o
para evaluar la conveniencia de curado y protección suministrada a la estructura. Los cilindros sometidos a ensayo de aceptación y control de calidad se elaboran y curan siguiendo los
procedimientos descritos en probetas curadas de manera
estándar según la norma ASTM C31 Práctica Estándar para
Elaborar y Curar Probetas de Ensayo de Concreto en Campo. Para estimar la resistencia del concreto in situ, la norma
ASTM C31 formula procedimientos para las pruebas de curado en campo. Las probetas cilíndricas se someten a ensayo de
acuerdo a ASTM C39, Método Estándar de Prueba de Resistencia a la Compresión de Probetas Cilíndricas de Concreto.
Un resultado de prueba es el promedio de por lo menos 2
pruebas de resistencia curadas de manera estándar o convencional elaboradas con la misma muestra de concreto y some-
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tidas a ensayo a la misma edad. En la mayoría de los casos,
los requerimientos de resistencia para el concreto se realizan
a la edad de 28 días.
Al diseñar una estructura, los ingenieros se valen de la resistencia especificada, ƒ´c, y especifican el concreto que cumpla
con el requerimiento de resistencia estipulado en los documentos del contrato del trabajo. La mezcla de concreto se diseña para producir una resistencia promedio superior a la resistencia especificada de manera tal que se pueda minimizar
el riesgo de no cumplir la especificación de resistencia. Para
cumplir con los requerimientos de resistencia de una especificación de trabajo, se aplican los siguientes 2 criterios de aceptación:
1. El promedio de 3 ensayos consecutivos es igual o supera
a la resistencia especificada, ƒ´c.
2. Ninguno de los ensayos de resistencia deberá arrojar un
resultado inferior a ƒ´c en más de 500 psi (3.45 MPa); ni
ser superior en más de 0.10 ƒ´c cuando ƒ´c sea mayor de
5.000 psi (35 MPa).
Resulta importante comprender que una prueba individual que
caiga por debajo de ƒ´c no necesariamente constituye un fracaso en el cumplimiento de los requerimientos del trabajo.
Cuando el promedio de las pruebas de resistencia de un trabajo caiga dentro de la resistencia promedio exigida, ƒ´cr, la probabilidad de que las pruebas de resistencia individual sean
inferiores a la resistencia especificada es de aprox. 10% y ello
se tiene en cuenta en los criterios de aceptación.
Cuando los resultados de las pruebas de resistencia indican
que el concreto suministrado no cumple con los requerimientos de la especificación, es importante reconocer que la falla
puede radicar en las pruebas, y no en el concreto. Ello es particularmente cierto si la fabricación, manejo, curado y pruebas de los cilindros no se realizan en conformidad con los
procedimientos estándar. Véase CIP 9, Baja Resistencia de
Cilindros de Concreto.
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Los registros históricos de las pruebas de resistencia se utilizan para establecer la resistencia promedio deseada de mezcla
de concretos para obras futuras.
¿CÓMO realizar la prueba de resistencia
del concreto?
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Las probetas cilíndricas para pruebas de aceptación deben tener un tamaño de 6 x 12 pulgadas (150 x 300 mm) ó 4 x 8
pulgadas 100 x 200 mm), cuando así se especifique. Las
probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y
manipular en campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro
utilizado debe ser como mínimo 3 veces el tamaño máximo
nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto.
El registro de la masa de la probeta antes de colocarles tapa
constituye una valiosa información en caso de desacuerdos.
Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga,
generalmente los cilindros se tapan (refrentan) con mortero de
azufre (ASTM C 617) o con tapas de almohadillas de neopreno
(ASTM C 1231). Las cubiertas de azufre se deben aplicar como
mínimo 2 horas antes y preferiblemente 1 día antes de la prueba. Las cubiertas de almohadilla de neopreno se pueden utilizar para medir las resistencias del concreto entre 1.500 y 7.000
psi (10 a 50 MPa). Para resistencias mayores de hasta 12.000
psi, se permite el uso de las tapas de almohadillas de neopreno
siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con cilindros compañeros con tapas de azufre. Los requerimientos
de dureza en durómetro para las almohadillas de neopreno
varían desde 50 a 70 dependiendo del nivel de resistencia sometido a ensayo. Las almohadillas se deben sustituir si presentan desgaste excesivo.
No se debe permitir que los cilindros se sequen antes de la
prueba.
El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos
rectos entre sí a media altura de la probeta y deben promediarse
para calcular el área de la sección. Si los dos diámetros medidos difieren en más del 2%, no se debe someter a prueba el
cilindro.
Los extremos de las probetas no deben presentar desviación
con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en más
0.5% y los extremos deben hallarse planos dentro de un margen de 0.002 pulgadas (0.05 mm).
Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de
compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen
de carga con máquina hidráulica se debe mantener en un rango de 20 a 50 psi/s (0.15 a 0.35 MPa/s) durante la última mitad
de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura.
La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima
carga soportada por la probeta para producir la fractura por
(÷) el área promedio de la sección. C 39 presenta los factores
de corrección en caso de que la razón longitud-diámetro del
cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se
someten a prueba por lo menos 2 cilindros de la misma edad y
se reporta la resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más próximo de 10 psi (0.1 MPa).
El técnico que efectúe la prueba debe anotar la fecha en que se
recibieron las probetas en el laboratorio, la fecha de la prueba,
la identificación de la probeta, el diámetro del cilindro, la edad
Información Técnica preparada por
National Ready Mixed Concrete Association
900 Spring Street
Silver Spring, Maryland 20910
Si existen dudas sobre la terminología utilizada en el presente
documento, está disponible un glosario de términos en nuestra página
web www.nrmca.org. para su consulta.
Printed in U.S.A.
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de los cilindros de prueba, la máxima carga aplicada, el tipo
de fractura, y todo defecto que presenten los cilindros o sus
tapas. Si se miden, la masa de los cilindros también deberá
quedar registrada.
La mayoría de las desviaciones con respecto a los procedimientos estándar para elaborar, curar y realizar el ensayo de las
probetas de concreto resultan en una menor resistencia medida.
El rango entre los cilindros compañeros del mismo conjunto y
probados a la misma edad deberá ser en promedio de aprox. 2
a 3% de la resistencia promedio. Si la diferencia entre los dos
cilindros compañeros sobrepasa con demasiada frecuencia el
8%, o el 9.5% para 3 cilindros compañeros, se deberán evaluar
y rectificar los procedimientos de ensayo en el laboratorio.
Los resultados de las pruebas realizadas en diferentes laboratorios para la misma muestra de concreto no deberán diferir en
más de 13% aproximadamente del promedio de los 2 resultados de las pruebas.
Si 1 ó 2 de los conjuntos de cilindros se fracturan a una resistencia menor a ƒ´c, evalúe si los cilindros presentan problemas
obvios y retenga los cilindros sometidos a ensayo para examinarlos posteriormente. A menudo, la causa de una prueba malograda puede verse fácilmente en el cilindro, bien inmediatamente o mediante examen petrográfico. Si se desechan o botan estos cilindros, se puede perder una oportunidad fácil de
corregir el problema. En algunos casos, se elaboran cilindros
adicionales de reserva y se pueden probar si un cilindro de un
conjunto se fractura a una resistencia menor.
Una prueba a los 3 ó 7 días puede ayudar a detectar problemas
potenciales relacionados con la calidad del concreto o con los
procedimientos de las pruebas en el laboratorio pero no constituye el criterio para rechazar el concreto.
La norma ASTM C 1077 exige que los técnicos del laboratorio
que participan en el ensayo del concreto deben ser certificados.
Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la
compresión son una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto para el proyecto actual o para proyectos futuros. Los reportes se deben remitir lo más prontamente posible
al productor del concreto, al contratista y al representante del
propietario.
Referencias
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5.
6.
7.
8.
ASTM C 31, C 39, C 617, C 1077, C 1231, Annual Book of ASTM
Standards, Volume 04.02, ASTM, West Conshohocken, PA,
www.astm.org
Concrete in Practice Series, NRMCA, Silver Spring, MD,
www.nrmca.org
In-Place Strength Evaluation - A Recommended Practice, NRMCA
Publication 133, NRMCA RES Committee, NRMCA, Silver Spring,
MD
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Malisch, Concrete Producer Magazine, November 1997,
www.worldofconcrete.com
NRMCA/ASCC Checklist for Concrete Pre-Construction Conference,
NRMCA, Silver Spring, MD
Review of Variables That Influence Measured Concrete Compressive
Strength, David N. Richardson, NRMCA Publication 179, NRMCA,
Silver Spring, MD
Tips on Control Tests for Quality Concrete, PA015, Portland Cement
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ACI 214, Recommended Practice for Evaluation of Strength Tests
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MI, www.concrete.org
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